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畢業(yè)設(shè)計（論文） 開題報告 題 目跨座式單軌巡檢車 總 體 設(shè) 計 專 業(yè) 車輛工程 一、選題目的的理論價值和現(xiàn)實意義 做跨座式單軌巡檢車總體設(shè)計，首先是對我們大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識掌握情況的考察，通過完成這個項目，可以大大提升我們的查閱資料、數(shù)據(jù)分析和三維軟件應(yīng)用的能力?？缱絾诬壗煌ㄊ侵貞c主要的軌道交通方式，它的開通為老百姓出行提供了不少方便，有效地緩解了重慶公共交通嚴重擁擠的給市民所造成的不便，然而，巡檢車的是運營列車能夠暢通無阻的運行的有力保障，客運列車白天為市民服務(wù)，而巡檢車則在其他客運列車回場后對軌道線路進行巡檢，清除一切影響列車安全運行的障礙，因而使軌道交通的安全性、平穩(wěn)性、準時性得到保證，另外，由于跨座式單軌交通是我國從日本引進的新技術(shù)，以往的大部分產(chǎn)品都是從日本進口，所以我們要在引進的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新，應(yīng)充分發(fā)揮我們的獨立自主的創(chuàng)新能力，所以，跨座式單軌總體設(shè)計是跨座式單軌車輛技術(shù)國產(chǎn)化一個重要舉措，也為車輛技術(shù)的進一步發(fā)展做出一定貢獻。 二、本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢 由于跨座式單軌技術(shù)還未廣泛推廣，因而關(guān)于巡檢車方面研究很少，所以在設(shè)計過程中很多參數(shù)與結(jié)構(gòu)我們還需參考運營車輛。 跨座式單軌車輛是跨騎于軌道梁上行駛的，車輛上部乘坐乘客的車廂與傳統(tǒng)軌道交通車輛的構(gòu)造基本相同，司機室位于列車兩端，設(shè)側(cè)開門，并與乘客車廂隔開，正面玻璃采用平面安全玻璃，保證正面采光，并設(shè)雨刮器。駕駛室的前部為司機操縱臺，其中設(shè)有控制裝置、制動裝置、車內(nèi)信號顯示、速度指示儀等。由于車輛采用充氣橡膠車輪，承載力受到制約，車體重量應(yīng)盡量輕，故一般采用鋁合金焊接結(jié)構(gòu)。日本的跨座式單軌車輛采用的是兩軸轉(zhuǎn)向架，該轉(zhuǎn)向架為鋼板壓制焊接無搖枕結(jié)構(gòu)，每根軸上安裝有兩個承重的橡膠走行輪，日本的城市單軌車輛走行輪的直徑為1006mm。在轉(zhuǎn)向架上半部緊貼軌道梁的兩側(cè)安裝有前后兩對引導(dǎo)車輛行走方向的導(dǎo)向輪，而在轉(zhuǎn)向架下半部中央同樣緊貼軌道梁的兩側(cè)安裝有一對保持車輛安全平穩(wěn)運行的穩(wěn)定輪，為了防止輪胎泄氣或爆胎而影響行車安全，導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪每一橡膠車輪處均附設(shè)了一個鋼制輔助車輪。為了滿足能在軌道梁上走行條件，跨座式單軌巡檢車也將采用運營車輛走行部的結(jié)構(gòu)形式，由于巡檢車的主要任務(wù)是對線路進行巡查，它的外形尺寸要比運營車輛小很多。 重慶在2005年開通了中國第一條跨座式單軌線路，但當(dāng)時運營車輛完全從日本進口，經(jīng)過接近十余年的潛心研究，目前重慶長客集團已經(jīng)生產(chǎn)出了自主設(shè)計的單軌車輛，他們采用國產(chǎn)化鋁合金車體，不管是列車外形還是車內(nèi)裝飾都與原裝進口車輛不同，中國鐵道研究院孫廣合與重慶軌道公司吳晶等人聯(lián)合，研制出了國產(chǎn)制動系統(tǒng)，國產(chǎn)制動系統(tǒng)的研制、裝車、試驗及運用考核表明，國產(chǎn)制動統(tǒng)性能穩(wěn)定，各項技術(shù)指標均滿足跨坐式單軌交通車輛的技術(shù)要求和運用要求，達到了國外產(chǎn)品同等水平，填補了國內(nèi)跨坐式單軌交通車輛制動系統(tǒng)的空白。 跨座式單軌在重慶已經(jīng)運行快十年時間，它的成功應(yīng)用表明像重慶這樣地勢起伏的山城正需要跨座式單軌這樣的公共交通方式，因而列車能安全運行的保障措施必的完善顯得尤為重要，安全巡檢車的研究勢在必行。隨著單軌技術(shù)的運用不斷成熟，安全保障系統(tǒng)不斷完善，我相信在不久的未來跨座式單軌交通系統(tǒng)會被廣泛應(yīng)用于城市公共交通。 3、 研究重點 跨座式單軌巡檢車的主要工作是在非運營時間內(nèi)對軌道線路進行安全巡檢，因而對速度要求不是很高，在直線上的運行速度為40km/小時左右，工作時只需要搭載兩名工作人員和一些常用工具，所以它具有外形尺寸很小、結(jié)構(gòu)簡單、整車總重小等特點，本課題的研究重點主要在一下幾個方面： 1. 結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要完成轉(zhuǎn)向架和車體的設(shè)計，巡檢車與運營車輛一樣需要在混凝土軌道梁上運行，因而它的走行形式與運營車輛完全一樣，只是在尺寸與結(jié)構(gòu)上有所縮小，走行部由四個在軌道梁上滾動的走行輪完成驅(qū)動任務(wù)，夾在軌道上部兩側(cè)的導(dǎo)向輪進行導(dǎo)向，在軌道下部兩側(cè)布置確保巡檢車運行平穩(wěn)的穩(wěn)定輪，對于車體則選用整體承載型式； 2. 主要技術(shù)參數(shù)的確定，其中包括巡檢車的輪廓尺寸、軸距、整車質(zhì)量、最高車速、最大加速度及燃料經(jīng)濟性指標的確定； 3. 總體布置，巡檢車是在線路斷電的情況下運行，需要配備一臺發(fā)動機，為了使軸荷分布均勻，發(fā)動機與油箱考慮安裝在兩軸之間較低的位置。在巡檢車車體內(nèi)部兩端應(yīng)分別布置一個控制臺，以實現(xiàn)雙向走行功能，控制臺與駕駛員座椅的布置應(yīng)滿足人機工程學(xué)要求，方便駕駛員的操縱，為了方便工作人員對軌道上障礙的清除，巡檢車兩端設(shè)置有車門，由于巡檢車外形尺寸小、整車重量輕，因而任何一部分重量分布不均都會對其運行平穩(wěn)性造成影響，所以車內(nèi)座椅和操縱臺都應(yīng)盡量呈對稱形式，在外觀設(shè)計上既要滿足良好的空氣動力學(xué)性能，又要有符合時代特征的美感； 4. 關(guān)鍵零部件的選取，為滿足巡檢車的輕量化設(shè)計要求，應(yīng)選擇小排量的輕型發(fā)動機，在滿足一定承載能力的條件下要盡量選擇尺寸小、重量輕的輪胎； 5. 動力性計算，巡檢車驅(qū)動原理一汽車完全一樣，所以參考汽車動力性計算，根據(jù)不同工況算出巡檢車的最高速度、最大加速度和最大爬坡度； 6. 燃料經(jīng)濟性計算，需要計算出等速度、等加速等、等減速度、怠速停車和整個循環(huán)這五個工況下的百公里燃油消耗量； 7. 操縱穩(wěn)定性和安全性計算。 根據(jù)設(shè)計要求，巡檢車的總質(zhì)量要小于500kg,其主要通過選擇輕質(zhì)材料和簡單的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，并且要在減輕重量的同時保證一定的強度和剛度，本課題選用25mm2.5mm（外徑壁厚）的鋼管作為轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和車體骨架材料，而駕駛室的殼體采用玻璃鋼。 4、 設(shè)計成果 在設(shè)計的最后階段總體設(shè)計的工作是在各部件的詳細資料的基礎(chǔ)上繪制車輛總圖、編寫設(shè)計說明書及其他有關(guān)技術(shù)文件。 車輛總圖應(yīng)該反映出該車的結(jié)構(gòu)特點、主要尺寸、及各大部件之間的位置安排、連接關(guān)系等。對于選型設(shè)計的不見，如車鉤、緩沖器、制動裝置等，應(yīng)畫出其結(jié)構(gòu)特點及位置安排，以便與同類其他裝置相區(qū)別；對于要具體設(shè)計的部件，如車體結(jié)構(gòu)等，在設(shè)計的前兩個階段則應(yīng)盡量詳盡，以便及早發(fā)現(xiàn)問題并指導(dǎo)該部件的設(shè)計，如在總圖中反映車體鋼結(jié)構(gòu)的梁、柱布置及截面尺寸等。 說明文件應(yīng)在有一定根據(jù)的設(shè)想基礎(chǔ)上倫鎮(zhèn)該方案既是現(xiàn)實可行的，在某些方面又是技術(shù)先進的，并且要對設(shè)計任務(wù)書提出的各項要求一一作出說明。 五、主要參考文獻 ［1］趙洪倫，軌道車輛結(jié)構(gòu)與設(shè)計［M］，北京：中國鐵道出版社，2009． ［2］ 魯放，韓寶明．2011年中國城市軌道交通運營線路統(tǒng)計與分析［J］，都市快軌交通，2012，（1）． ［3］Dirk Thomas．利用車體橫向激勵模擬側(cè)風(fēng)下的列車響應(yīng)［J］，國外鐵道車輛，2012，（5）． ［4］杜子學(xué)，李寧，陳帥．跨坐式單軌車輛曲線通過性能仿真分析［J］，城市軌道交通研究，2012，（7）． ［5］杜尚，劉萬強．重慶單軌車輛用SYS450D型空氣彈簧研制［J］，鐵道車輛，2012，（4）． ［6］晏紹杰，張經(jīng)華．重慶跨坐式獨軌列車走行輪狀態(tài)分析系統(tǒng)研究［J］，城市軌道交通研究，2011（1）． ［7］張濟民，周力，王永強，左建勇．交叉桿結(jié)構(gòu)的副構(gòu)架式徑向轉(zhuǎn)向架動力學(xué)性能研究［J］，城市軌道交通研究，2011，（2）． ［8］林濤，李家啟，陳宏．跨座式單軌交通防雷效益評估［J］，城市軌道交通研究，2012，（5）． ［9］李源海，楊國紀．城軌車輛浮置地板設(shè)計［J］，電力機車與城軌車輛，2011，（1）． ［10］林濤，李家啟，陳宏．跨坐式單軌交通防雷效益評估分析［J］，城市軌道交通研究，2012，（5）． ［11］皇甫小燕．城市軌道交通車輛全壽命周期成本探討［J］，城市軌道交通研究，2012（5）． ［12］賀觀．跨坐式獨軌交通的特點及其局限性［J］，城市軌道交通研究，2011，（1）． ［13］杜子學(xué)，呂?。缱絾诬壾囕v頭車車體的模態(tài)分析［J］，城市軌道交通研究，2011，（3）． ［14］邊顏東，楊永平．城市軌道交通可持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)鍵問題［J］，都市快軌交通，2012，（2）． ［15］馮愛軍，魏運．輕軌交通系統(tǒng)在我國的應(yīng)用前景［J］，都市快軌交通，2011，（6）． ［16］楊珂，于松偉，馮愛軍，魏運．輕軌車輛技術(shù)特征及其發(fā)展［J］，都市快軌交通，2011，（6）． ［17］王伯銘．城市軌道交通車輛工程［M］，成都：西南交通大學(xué)出版社，2007，9． ［18］劉陽春．日本未來標準型通勤車輛［J］，國外鐵道車輛，2011，（6）． ［19］吳新安，吳晶，張麗，韓曉輝，孫廣合．跨坐式單軌車輛國產(chǎn)制動系統(tǒng)研制與應(yīng)用［J］，鐵道機車車輛，2012，（4）． ［20］孟慶利，楊國紀．城軌車輛司機室頭罩的結(jié)構(gòu)功能以及造型分析［J］，電力機車與城軌車輛，2011，（1）． ［21］王建兵．城市軌道交通車輛車鉤選型研究 ［J］，城市軌道交通研究，2011，（4）． ［22］范忠勝，溫志強，陳凱．地鐵列車過渡車鉤功能改進及應(yīng)用 ［J］，鐵道車輛，2012，（2）． ［23］劉寶林．地鐵車輛技術(shù)改造案例分析［J］，城市軌道交通研究，2010，（12）． ［24］嚴雋耄，車輛工程［M］，北京：中國鐵道出版社，2003． [25] Jrg Zehnder．Light Weight Design for High Speed and MAGLEV Trains，[C]．USA，ATTIC 2001．1，pp．374 [26] R. 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